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解法: ゲーデルとコーエン:連続体仮説はZFCから独立である(1963年)

ステップ 5/9: 強制法:有限な情報の断片から大きな宇宙を育てる
ざっくり言うと

まったく新しい無限二進列(新しい実数)を一桁ずつ明らかにしていくところを想像してほしい。ただし一度に有限個の桁にしか確定させることができず、一度書いた桁は決して消せない。「条件」とはこの列の有限な断片のことであり、より強い条件は弱い条件と矛盾せずにより多くの桁を埋めるだけである。

コーエン(1963年)のアイデアは、一つではなく ℵ2\aleph_2 個ものそのような列を同時に、並行して明らかにすることだった。条件はそれらすべての有限な断片を同時に表す。この有限な断片を選ぶ、無限に注意深く最大限に情報量の多い方法——「ジェネリックフィルター」——を選ぶことで、それまで存在しなかった実数を含むまったく新しい数学的宇宙が生み出される。

P=Fn(ℵ2×ω,2),q≤p  ⟺  q⊇p\mathbb{P} = \mathrm{Fn}(\aleph_2 \times \omega, 2), \qquad q \le p \iff q \supseteq p
詳しい解説

コーエンの強制半順序集合 P=Fn(ℵ2×ω,2)\mathbb{P} = \mathrm{Fn}(\aleph_2 \times \omega, 2) は、ℵ2×ω\aleph_2 \times \omega から {0,1}\{0,1\} への有限部分関数 pp すべてからなる(「条件」は ℵ2\aleph_2 個ある列のどれの、どの位置の、有限個のビットを固定する)。順序は逆包含関係で定める:q≤pq \le p(「qq の方が強い」)とは、ちょうど q⊇pq \supseteq p となる、すなわち qq が pp の定義域上で pp と一致し、それより厳密に多く決定していることをいう。

フィルター G⊆PG \subseteq \mathbb{P} が(基礎モデル VV に対して)ジェネリックであるとは、VV に属する P\mathbb{P} のすべての稠密部分集合と交わることをいう——非形式的には、GG は最終的に、VV にすでにある情報だけを使って問える列に関するあらゆる問いに答えることになる。コーエン(1963年、1964年)は、そのようなジェネリックフィルターが存在すること(Rasiowa–Sikorski流の議論による。一度に一つの実数を扱う場合、VV が P\mathbb{P} に関して気にすべき稠密集合は可算個しかないため)、そして fG=⋃p∈Gpf_G = \bigcup_{p \in G} p が ℵ2\aleph_2 個の真に新しい全域二進列、すなわち新しい実数として組み上がり、ジェネリック拡大 V[G]V[G] を形成することを示した。

GG 自体が意図的に VV の外部から選ばれているため、V[G]V[G] は VV の古い集合をすべてそのまま保ちながら、新しい集合によって VV を厳密に拡大する。次のステップでは、V[G]V[G] が依然として ZFC\mathrm{ZFC} のすべてを満たすこと、そしてこれら ℵ2\aleph_2 個の新しい実数が互いに真に異なることを強制されることを示す。

このステップの用語
強制条件
強制半順序集合 P\mathbb{P} の要素 pp のこと:構築中の対象についての有限で部分的な情報の断片である。条件はより多くの情報を明らかにするために拡張(強化)できるが、決して矛盾させられることはない。
ジェネリックフィルター
基礎モデル VV に存在するすべての稠密部分集合と交わる、強制半順序集合上のフィルター GG のこと。VV の外部から選ばれ、VV にまだ存在しない真に新しい数学的対象を決定するのにちょうど十分な決定を符号化する。
このステップで使う知識